Zunächst einmal ist Hybridisierung ein Konzept, das Chemiker entwickelt haben, um die Realität (ihre Beobachtungen) zu erklären. Genau wie die Resonanztheorie und die Huckel-MO-Theorie ist dies oft (aber nicht immer) eine nützliche Methode, um die Welt um uns herum zu erklären. Eine "Regel" zur Hybridisierung: Die Hybridisierung erfolgt als Reaktion auf eine Bindungswechselwirkung. Ferner beinhaltet die Hybridisierung das Mischen von gefüllten (oder teilweise gefüllten) Atomorbitalen, um neue Atomorbitale zu erzeugen, die verwendet werden können, um "gerichtete" Bindungen (Molekülorbitale) zu bilden, die stabilere molekulare Systeme erzeugen, als ein nicht hybridisiertes Atom erzeugen könnte. Schließlich ist Hybridisierung energetisch gesehen ein netzneutraler Prozess. Wenn AOs mit niedriger Energie mit AOs mit höherer Energie gemischt werden, haben die resultierenden neuen AOs die durchschnittliche Energie der anfänglichen AOs. Wenn also einige Elektronen "gefördert" werden, werden auch andere energetisch

. Bei der Bildung von Methan mischt Kohlenstoff beispielsweise die Elektronen in den 2s und drei 2p-Atomorbitalen, um 4 $ \ zu erzeugen ce {sp ^ 3} $ hybridisierte Atomorbitale. Die Energie dieser 4 äquivalenten $ \ ce {sp ^ 3} $ -Orbitale liegt zwischen der der Start-2s- und 2p-Orbitale. Im Fall von Methan erzeugt diese Verwendung von $ \ ce {sp ^ 3} $ -Orbitalen zur Herstellung eines tetraedrisch geformten Moleküls ein Molekül, dessen Energie niedriger ist als das alternative Molekül, das aus nicht hybridisierten s- und p-Orbitalen auf Kohlenstoff gebildet wird. Bei Phosphin ($ \ ce {PH_3} $) ist die Situation umgekehrt. Die $ \ ce {P-H} $ -Bindungen in Phosphin sind entlang der x-, y- und z-Achse gerichtet. Das zentrale Phosphoratom bleibt nicht hybridisiert. Im Fall von Phosphin erzeugt die Hybridisierung kein Molekül mit niedrigerer Energie, so dass das zentrale Phosphoratom in Phosphin nicht hybridisiert bleibt.

Ich persönlich mag das Konzept der Hybridisierung und finde es ziemlich nützlich. Aber Sie müssen vorsichtig sein, wo Sie es anwenden sollen. Hybridisierung ist am besten, wenn sie verwendet wird, um die Realität nachträglich zu erklären.

Bei der Hybridisierung hybridisieren Sie nur die Anzahl der Orbitale, die Sie benötigen, dh die gefüllt sind. In Methan mit vier Bindungen haben Sie also vier Elektronenpaare, die benötigt werden irgendwo passen. Sie benötigen also vier Orbitale. Daher sagen wir, dass drei 2p-Orbitale mit dem 2s-Orbital hybridisieren , wodurch vier sp sup> 3 sup> -Hybride (die hochgestellten Zeichen geben die Anzahl der beteiligten reinen Orbitale an) mit jeweils 1 Elektron in ihnen entstehen . Es ist zu beachten, dass wir uns hier auf die Idee der Hybridisierung berufen mussten, da die Elektronenkonfiguration von Kohlenstoff 1s 2 2s 2p 2p 2p beträgt, und dies würde Gib uns nur zwei Anleihen. Wir wissen experimentell, dass dies nicht wahr ist (mit anderen Worten, Methan existiert!) Und müssen daher einen Trick heraufbeschwören, um es zu umgehen.

Schauen wir uns alternativ CH _{3 ^{+ sup> -Kation. Dies hat drei Bindungen und damit drei Elektronenpaare. Dieses Mal müssen wir uns auf die Idee der Hybridisierung berufen, um drei Orbitale zu erhalten. Wir sagen also, dass zwei 2p-Orbitale mit dem 2s-Orbital hybridisieren, um drei sp 2 -Orbitale zu ergeben. Dies lässt uns ein p-Orbital übrig, das wir nicht hybridisiert haben, das ein nicht bindendes Orbital wäre (tatsächlich leer), und das daher senkrecht zur Ebene des Moleküls liegt.}}

Zur weiteren Verdeutlichung betrachten Sie Ammoniak. Jetzt hat Ammoniak drei Bindungen, aber es hat auch ein einzelnes Paar. Wir zählen die einzelnen Paare in unserem Hybridisierungsschema. Daher müssen wir auch hybridisieren, um vier Orbitale wie in Methan zu erhalten, obwohl wir nur drei Bindungen haben. Somit ist Ammoniak auch sp 3, wobei drei 2p- und ein 2s-Orbital gemischt werden. Beachten Sie jedoch, dass im Gegensatz zu Methan drei dieser Hybridorbitale einzeln besetzt sind und eines vollständig gefüllt ist (dasjenige, das das einzige Paar enthält).

Nun können wir Fälle betrachten, in denen Orbitale nicht hybridisieren.

Bei schweren Atomen wie Blei und Wismut (die gleichen Gruppen wie Kohlenstoff bzw. Stickstoff) findet keine Hybridisierung statt. Dies wird als Inertpaareffekt bezeichnet. In diesem Fall bezieht sich inertes Paar auf die mangelnde Bereitschaft des 6s2-Orbitals, sich einer Hybridisierung zu unterziehen. Dies liegt daran, dass schwere Atom-Selbst-Selbst-Bindungen, d. H. Pb-Pb, unglaublich schwach sind. Wir können uns vorstellen, dass beim Hybridisierungsprozess etwas Energie verbraucht wird, weil wir s-Orbitale mit p-Orbitalen derselben Hauptquantenzahl mischen, von denen die p immer energiereicher sind (angeblich nicht entartet). Die Hybridorbitale haben also eine höhere Energie als das reine s und sind etwas niedriger als das reine p (aber nicht viel, da der p-Charakter eines sp3-Hybrids 75% beträgt). Die Energie, die bei der Bildung einer schweren Atombindung wie Pb-Pb gewonnen wird, reicht also nicht aus, um eine Hybridisierung zu rechtfertigen, da die Hybridisierung Energie erfordert.

Beachten Sie, dass ich anthropogene Wörter verwendet habe, um dies zu erklären, d. h. (wir hybridisieren im Gegensatz zu den Atomen, die hybridisieren). Das ist absichtlich. Es ist unklar, ob tatsächlich eine Hybridisierung stattfindet oder nicht. In der Tat können ausgefeiltere Theorien verwendet werden, um die Phänomene zu erklären. Hybridisierung ist eher eine Einschränkung, die verwendet wird, um etwas zu erklären, das wir mit der vorherigen theoretischen Ebene nicht ohne weiteres erklären konnten. Es ist vielleicht bezeichnend, dass wir uns nur dann auf Hybridisierung berufen, wenn wir es brauchen. Es ist ein Merkmal einer schlechten Theorie, wenn das passiert. Die Idee wird jedoch in der Chemie leicht herangezogen, sodass Sie sich gut mit der Terminologie vertraut machen sollten. Wenn Sie sich mehr für dieses Thema interessieren, lesen Sie die Molekülorbitaltheorie , um eine differenziertere Erklärung zu erhalten.

Du meinst wie Ammoniak? Wenn das gefüllte Orbital nicht an der Hybridisierung teilnehmen würde, wäre das Molekül flach.

Wasser wäre linear, wenn die gefüllten Orbitale nicht an der Hybridisierung teilnehmen würden.